具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統及其方法

2023-06-13 15:46:31 1

專利名稱：具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種提升影像掃描速度的方法，特別是一種通過主機中央處理單元解壓縮能力的判斷，以決定是否壓縮影像資料，以減少傳輸資料量，並改善整體掃描速度的具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統及其方法。
對於光學掃描儀而言，其為一種將平面的靜態影像轉換為數字影像資料的裝置。光學掃描儀是一種可將平面圖像如照片、投影片或印刷紙上的圖像轉換成可於計算機處理、儲存、顯示或列印的電子影像裝置。現有的掃描儀方式，是將一平面圖像放置於一掃描窗口平臺上，先從該原稿橫軸方向，利用影像傳感器讀取影像，再利用驅動馬達驅動皮帶使之向縱軸方向移動掃描，掃描儀掃描該圖片並將最後的影像儲存於一計算機內存中，然後，再將影像顯示於一計算機顯示屏上。掃描儀在掃描時發出強光照射在原稿上，反射的光線通過透鏡而聚集到光學傳感器(CCD Array)上，傳感器將光學圖像信息轉換成電信號，光學傳感器中的攝像元(Photocell)依照不同的反射光強度輸出不同的電壓值，經信號放大及去除噪聲後，再經模擬/數字轉換器將模擬電信號轉換成可輸入至計算機的數位訊號。因此，以一般的掃描系統掃描一張圖片的影像，從掃描開始到掃描儀將掃描所得的影像資料回傳到主機顯示屏顯示的時間，往往費時約數秒至十秒以上。
光學掃描儀其解析度可分為水平方向及垂直方向兩種，水平方向為光學解析度(Optical Resolution)，是指光學掃描儀的影像感測裝置每英時能捕捉的影像點數，以dpi(dots per inch)為單位，垂直方向指的是機械解析度(Mechanical Resolution)，是指帶動影像感測裝置的步進馬達在機構設計上每英時可移動的步數。一個完整的掃描過程是由感測組件掃描完原稿的第一條水平線後，再由步進馬達帶動感測組件進行第二條水平線的掃描，直到整張圖像掃描完畢。
然而，若欲以光學掃描儀掃描圖像成數字影像，其中針對掃描高解析度影像而言，其龐大的資料量使接口傳輸速度成為整體掃描速度的一大瓶頸。傳統的掃描裝置的速度的困難經常發生在掃描裝置將資料往主機傳送的同時，因過大資料量而導致數據傳輸至主機時間加長，因而降低整體掃描的速度。因此，為了加快掃描速度，減少往主機傳的資料量將是最有效的方式，壓縮技術即為解決此問題的最佳方法。
在現有的掃描技術中，大致分為快速掃描模式以及最佳掃描模式供使用者針對需要作選擇，其中的快速掃描模式即為附加壓縮功能的掃描方法，但在實際操作上，卻發生將影像數據壓縮傳送比未壓縮的傳送時間還要久的問題。影像壓縮技術雖可以解決此問題，使影像資料量減少，並希望減少整體的掃描速度，但隨之相對應主機端的中央處理單元(Central Processing Unit；CPU)的解壓縮能力將會影響整體的掃描速度，若CPU的速度快、解壓縮能力佳，則整體掃描速度將會大幅提升，故此時加入數據壓縮功能是有助於掃描速度，相反地，若CPU的速度較慢，整體掃描速度有可能比不壓縮時還慢，故加入數據壓縮功能對掃描速度並沒有幫助。因此，發展一種可針對不同主機端的中央處理單元(CPU)的速度快慢，以決定是否執行壓縮功能，進而可提升掃描速度的方法及掃描系統是非常迫切需要的。
鑑於上述的發明背景，傳統的掃描方法和掃描系統中，數據傳輸方法將會因所需傳輸的資料量過大而導致掃描速度降低的缺點以及上述的種種原因，亟待需要一種新型的選擇性判斷是否執行壓縮功能的掃描模式，以便於改善傳統的掃描方式，使光學掃描儀能發揮極佳的操作特性，亦能夠達到節省整體掃描時間與速度的目的。
本發明的一主要目的是提供一種影像掃描的方法，透過主機解壓縮能力的判斷，以決定是否壓縮影像資料，改善掃描速度的方法及掃描系統。
本發明的另一主要目的為經掃描儀提供一段與掃描儀壓縮格式相同的測試圖像，以測試此主機的中央處理單元的解壓縮所需的時間，以決定是否執行壓縮功能。
根據以上所述的目的，本發明揭示了一種具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統及其方法，以提升掃描速度。本發明主要提供一掃描系統可用以改善傳統的光學掃描儀既定掃描模式的缺點，並針對計算機主機不同解壓縮的能力，以決定是否執行壓縮功能，若中央處理單元處理速度夠快，則先行將影像數據壓縮，於壓縮數據傳輸至主機後，再加以解壓縮還原，使得掃描速度將相較於未壓縮傳輸加以提升，若中央處理單元處理速度較慢，壓縮影像經解壓縮步驟，需花費更多時間，則影像資料不經由壓縮功能即傳送至主機端，故針對中央處理單元的速度測試，以判斷是否執行壓縮功能，將可大幅改善整體掃描速度。本發明的方法更包含，透過傳輸接口，從掃描系統傳輸資料到主機的步驟。
圖中主要符號說明12 掃描系統14 訊號處理裝置16 感測裝置18 模擬/數字轉換裝置20 資料記憶緩衝裝置22 驅動馬達24 傳輸接口26 計算機主機端本發明在此所探討的方向為一種掃描儀的選擇性壓縮功能的方法。本發明的較佳實施例會詳細描述如下。然而，除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以權利要求書的範圍為準。
參考

圖1，於本發明的一實施例中，提供了一掃描系統的簡易方塊圖。其中至少包含掃描系統12，傳輸接口24以及計算機主機端26。掃描系統12至少包含，訊號處理裝置14，感測裝置(sensor)16，模擬/數字轉換裝置(ADC)18，資料記憶緩衝裝置20以及驅動馬達22。
掃描系統12用以掃描原始圖像，以產生數字影像資料。訊號處理裝置14為將平面影像轉換為數字影像資料的控制裝置單元，其中控制單元包含一特殊應用集成電路(Application Specific IntegratedCircuit)。感測裝置16(sensor)，例如電荷耦合組件CCD(Charge CoupledDevice)，光學傳感器(CCD Array)將光學圖像信息轉換成電信號，CCD內的攝像元(Photocell)依照不同的反射光強度輸出不同的電壓值的模擬數據。模擬/數字轉換裝置18(Analog/Digital Converter)將模擬影像資料轉換為數字影像資料，可輸入至計算機的數位訊號，以供影像分析運算的需求。資料記憶緩衝裝置20用以儲存數字影像資料的緩衝存儲器。驅動馬達22為驅動皮帶往縱軸方向移動進行掃描工作，一個完整的掃描過程是由光學感測裝置16掃描完原始圖像的第一條水平線後，再由驅動馬達22帶動感測裝置16進行第二條水平線的掃描，如此周而復始直到整個圖像被掃描完畢為止。傳輸接口24是用於資料產生器及主機端的數據傳輸，如本實施例中的掃描系統12及計算機主機端26之間的影像數據傳輸。傳輸接口24可以是任何通訊協議及具任何傳輸速率的商業化產品，例如通用序列總線1.1版(USB1.1)，通用序列總線2.0版(USB2.0)，計算機新型業界標準總線(IEEE1394)，加強型串行埠(EPP)，及小型計算機系統界面傳輸接口(SCSI)，且不限定於此。計算機主機端26為將數位訊號資料輸入至計算機，以供影像分析運算或者影像輸出的需求。
參考圖2，為本發明一具體實施例的影像掃描方法的系統流程圖。本發明方法流程由步驟30開始，當掃描儀連接上計算機主機端，掃描儀驅動器送出一段與掃描儀壓縮格式相同的測試圖像，用以測試任一不同計算機主機的中央處理單元解壓縮相同的測試圖像所需的時間，假設此計算機主機的中央處理單元將此測試圖像解壓縮的時間為t，而假設此系統設計值為T，T值大小為同一筆未壓縮的影像數據傳輸所需的時間和已壓縮的影像數據傳輸所需的時間的差值，其值即為此系統可容許的最大解壓縮時間，進而進行判斷t值、T值兩值的大小，如圖2中的第二步驟32所示，若此計算機主機的中央處理單元將此測試圖像解壓縮的時間t值小於該系統設計值T，即表示影像資料經壓縮傳輸至計算機主機，再經由計算機主機的中央處理單元將此筆壓縮資料解壓縮，所需的時間較直接傳送不經壓縮的影像資料的時間來得短，則激活系統壓縮功能，如圖2中的第三步驟34，以節省掃描速度，若解壓縮的時間t值大於系統設計值T，即表示影像資料經壓縮傳輸至計算機主機，再經由計算機主機的中央處理單元將此壓縮資料解壓縮，所需的時間較直接傳送不經壓縮的影像資料的時間來得久，整體掃描速度反而比不壓縮時還慢，則此掃描系統關閉其數據壓縮的功能，如圖2中的第四步驟36，接著進行下一步驟38，開始進行此圖像的掃描工作。本發明的優點在於提供使用者在掃描一圖像之前，可選擇適當的壓縮功能，進而提升此圖像的整體掃描速度。
例如，假定USB傳輸接口實際的全速(Full Speed)傳輸速度每秒約為12Mb，現將一筆12Mb的資料，經壓縮比為4的壓縮後，成為3Mb的壓縮資料，因此可知此3Mb的壓縮資料，需花0.25秒時間傳輸，若資料未壓縮，則資料量為12Mb，需花一秒鐘時間傳輸。因此，如果中央處理單元可以在0.75秒以內完成解壓縮，則整體掃描速度將會變快。但若中央處理單元不能在0.75秒以內解壓縮此3Mb的壓縮資料，則激活壓縮功能將使整體掃描速度變慢，則不宜執行數據壓縮功能。因此，依照此筆未壓縮的影像數據傳輸所需的時間和已壓縮的影像數據傳輸所需的時間的差值，將此系統設計值設計為0.75秒，其值即為該系統可容許的最大解壓縮時間，然後依據此設計值與測試圖像解壓縮所需的時間相比較，進而判斷該系統是否執行壓縮功能。
以上所述僅為本發明的具體實施例，並非用以限定本發明的保護範圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統，其特徵在於，包含一感測裝置，用以掃描一文件；一模擬/數字轉換裝置連接至該感測裝置，用以將該感測裝置輸出的模擬訊號轉換成數字訊號；以及一訊號處理裝置連接至該模擬/數字轉換裝置，用以處理該模擬/數字轉換裝置輸出的訊號，並且測試計算機主機端的解壓縮所需時間，以判斷是否執行影像數據壓縮的功能。
2.如權利要求1所述的具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統，其特徵在於，進一步包含一內存裝置，其中的內存裝置為緩衝存儲器，用以儲存數字影像資料。
3.如權利要求1所述的具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統，其特徵在於，上述的感測裝置為將光學圖像信息轉換成電氣信號，其利用光學傳感器接收從掃描平面回傳的光線，依照不同的光強度輸出不同的電壓值的模擬數據。
4.如權利要求1所述的具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統，其特徵在於，上述的模擬/數字轉換裝置將模擬影像資料轉換為數字影像資料，使數位訊號資料可輸入至計算機，以供影像分析運算的需求。
5.一種選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，包含測試一計算機主機端的解壓縮所需的解壓縮時間；以及判斷該解壓縮時間與同一筆未壓縮的圖像數據傳輸所需的時間和已壓縮的該圖像數據傳輸所需的時間差值，以決定掃描系統是否執行數據壓縮功能。
6.如權利要求5所述的選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，進一步包含通過一傳輸接口，將一測試圖像以及圖像數據從一掃描系統傳輸到該計算機主機端的步驟。
7.如權利要求6所述的選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，上述的測試圖像為當該掃描系統連接上該計算機主機端，由掃描儀驅動器送出該測試圖像。
8.如權利要求5所述的選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，上述的該測試圖像解壓縮所需時間的值，依據不同的該計算機主機端，產生該些相對應的解壓縮所需的時間。
9.一種選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，包含產生一測試圖像，經由一傳輸接口傳送至一計算機主機端；測試該計算機主機端解壓縮該測試圖像所需的時間；比較該解壓縮的時間與判斷該解壓縮時間與同一筆未壓縮的圖像數據傳輸所需的時間和已壓縮的該圖像數據傳輸所需的時間差值；依據該計算機主機端解壓縮該測試圖像的速度，判斷是否激活執行數據壓縮功能；以及掃描一圖像，產生一影像資料。
10.如權利要求9所述的選擇性壓縮功能的影像掃描方法，其特徵在於，上述的測試圖像為當該掃描系統連接上該計算機主機端，由掃描儀驅動器送出該測試圖像。
全文摘要
本發明涉及一種具有選擇性壓縮功能的影像掃描系統，以及提升影像掃描速度的方法，本發明的方法，其步驟至少包含判斷中央處理單元的解壓縮速率；依據中央處理單元的解壓縮速率，調整是否激活壓縮功能；及掃描一原稿，以產生一影像資料，本發明的重點是相對應中央處理單元解壓縮的速率調整壓縮功能，減少傳輸資料量，以加快數據傳輸的速率，本發明利用選擇性判斷是否執行壓縮功能的掃描方法，針對中央處理單元的速度測試，以判斷是否執行壓縮功能，使光學掃描儀能發揮極佳的操作特性，亦能達到節省整體掃描時間與速度的目的。
文檔編號G06K9/20GK1464474SQ02124480
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月28日 優先權日2002年6月28日
發明者施振祥, 李鎮河 申請人:力捷電腦股份有限公司